外錐角磁性液體阻尼減振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及外錐角磁性液體阻尼減振器，適用于航天器中長直物體的減振。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性液體阻尼減振器是一種被動減振器，對慣性力的敏感度較高，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耗能大和壽命長等優(yōu)點。由于空間飛行器特殊的運行環(huán)境，其自身體積、重量和能源受到一定的限制，因此磁性液體阻尼減振器非常適合于大型航天器長直物體的低頻率、小振幅的減振，如空間站的太陽能帆板、天線等，同時，其在地面上也具有廣闊的應(yīng)用前景，如長達百米的大功率天線的減振，精密天平的減振等等。然而現(xiàn)有磁性液體阻尼減振器由于多種結(jié)構(gòu)問題無法在工程實際中得到應(yīng)用，具體問題如下:
[0003]現(xiàn)在最為常見的磁性液體阻尼減振器主要采用磁性液體的二階浮力原理，如對比文獻I (公開號CN102032304A的申請專利)所述、對比文獻2 (公開號CN104074903A的申請專利)所述、對比文獻3(公開號CN102042359A的申請專利)所述、對比文獻4(公開號CN102494070A)所述、對比文獻5 (公開號JP11-230255A)所述和對比文獻6(公開號CN103122965A)，少數(shù)采用了磁性液體的一階浮力原理，如對比文獻7 (公開號JP11-223247A的申請專利)所述。
[0004]對比文獻I (公開號為CN102032304A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器包括非導磁外殼、磁性液體、永磁體、螺母、端蓋、螺栓、螺釘、密封墊和O型密封圈。該申請專利通過將圓柱形的永磁體作為質(zhì)量塊，在非導磁外殼內(nèi)注滿磁性液體，從而利用磁性液體的二階浮力原理使得質(zhì)量塊懸浮在殼體中。當外界振動時，質(zhì)量塊和殼體之間的相對運動造成磁性液體在質(zhì)量塊與殼體之間的間隙中流動，從而產(chǎn)生粘性損耗。該專利所述的減振器利用了磁性液體的二階浮力原理，通過在殼體內(nèi)充滿磁性液體使得永磁體能夠穩(wěn)定懸浮在殼體中，然而由于磁性液體的磁粘效應(yīng)，當磁性液體充滿殼體后，永磁體在殼體內(nèi)部運動將非常緩慢，減振效果不好。其次，由于質(zhì)量塊為永磁體，殼體為普通圓柱桶狀，因此質(zhì)量塊重量和回復力大小均不可調(diào)，因此在工程應(yīng)用中不具有實用性。
[0005]對比文獻2 (公開號為CN104074903A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器包括非導磁殼體、螺栓、螺母、永磁體、磁性液體、非磁性外殼、O型圈、氣孔、環(huán)形間隙等。該申請專利也是將永磁體作為質(zhì)量塊，在永磁體兩端吸附少量磁性液體，利用磁性液體的二階浮力原理使得永磁體懸浮，通過將殼體內(nèi)壁加工成圓弧狀使得磁性液體產(chǎn)生彈性力，從而使得永磁體始終處于殼體的正中。同時，該結(jié)構(gòu)也不需要將磁性液體充滿整個殼體，從而避免了對比文獻I的磁性液體充滿后在永磁體兩端的流動困難問題。然而當質(zhì)量塊運動時，整個質(zhì)量塊將發(fā)生偏斜，導致質(zhì)量塊底面與殼體弧形內(nèi)壁發(fā)生刮蹭現(xiàn)象，導致減振效果不明顯，同時該專利所用氣孔需要安接外套，結(jié)構(gòu)復雜，導致整個減振器質(zhì)量增加，因此不具有實用性。
[0006]對比文獻3 (公開號為CN102042359A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器與對比文獻I所述的裝置結(jié)構(gòu)類似，但對比文獻3在永磁體上加工有4?8個通孔，該通孔可以使得磁性液體流動更加順暢，且增大摩擦面積。然而，由于磁性液體充滿整個腔室，且永磁體兩端磁場非常強，無論是通孔內(nèi)的磁性液體還是永磁體與殼體之間的磁性液體都會因為粘度過大而無法正常流動，因此在永磁體上加工通孔的效果并不明顯，因此不具有實用性。
[0007]對比文獻4 (公開號CN102494070A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器原理與對比文獻I所述裝置原理類似，但該專利所述裝置將殼體加工成圓形的空心球狀，永磁體加工成實心球狀。然而，單純的形狀改變并不能解決磁性液體在永磁體與殼體之間流動困難的問題，因此不具有實用性。
[0008]對比文獻5 (公開號JP11-230255A的申請專利)所述的減振器，該減振器是一種用于轉(zhuǎn)軸振動的減振器，其利用磁性液體的二階浮力原理，將永磁體作為一個旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊。該專利也無法解決磁性液體在永磁體與殼體之間流動困難的問題，因此不具有實用性。
[0009]對比文獻6 (公開號CN103122965A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器是一種用于消減太陽能帆板振動的減振器，其利用了磁性液體的二階浮力原理，質(zhì)量塊為環(huán)形永磁體。該專利通過用帶錐角的墊片來保持永磁體的居中位置，然而當圓柱形永磁體在殼體底部運動時，由于錐角墊片的作用將發(fā)生傾斜從而導致永磁體與墊片發(fā)生刮蹭，粘性耗能降低，因此在實際應(yīng)用中存在一定問題。
[0010]對比文獻7(公開號JP11-223247A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器是一種用于消減轉(zhuǎn)軸振動的減振器，其利用了磁性液體的一階浮力原理，質(zhì)量塊為環(huán)形非導磁物質(zhì)，在轉(zhuǎn)軸上安裝一圈永磁體使得質(zhì)量塊在周向不發(fā)生偏移。然而，通過磁性液體的一階浮力原理可知，單獨一組永磁體對非導磁性的物質(zhì)懸浮是不穩(wěn)定的，很容易導致質(zhì)量塊在沿轉(zhuǎn)軸軸向方向產(chǎn)生偏移和擾動，因此該專利不具有實用價值。
[0011]同時，對比文獻8(公開號CN103149384A的申請專利)所述的磁性液體傳感器，利用在殼體內(nèi)部加工錐角的方式給永磁體提供一個回復力，并通過在殼體內(nèi)壁開槽保證腔室兩側(cè)氣體的流通，然而該專利不能避免永磁體在運動過程中傾斜后與殼體的刮蹭問題，同時也會導致永磁體傾斜后使得凹槽截面積減小，氣體流通受阻從而降低永磁體與殼體之間的相對運動速度。
[0012]因此急需對磁性液體阻尼減振器的結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計和改進，使其能夠在實際工程中得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有磁性液體阻尼減振器由于多種結(jié)構(gòu)缺陷造成磁性液體流動困難和永磁體易傾斜與殼體錐角發(fā)生刮蹭等問題，使其無法在工程實際中得到應(yīng)用。特提供外錐角磁性液體阻尼減振器。
[0014]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0015]外錐角磁性液體阻尼減振器，該裝置包括左殼體、磁性液體、左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒、右殼體、右定位永磁體、通氣槽。
[0016]所述左殼體和右殼體設(shè)有內(nèi)孔，左殼體內(nèi)孔左端為從左到右直徑逐漸增大的維孔，右殼體內(nèi)孔右端為從右到左直徑逐漸增大的錐孔，左殼體右端和右殼體左端為等直徑的通孔，內(nèi)孔孔壁開有通氣槽。所述左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒和右定位永磁體從左到右依次固定連接形成質(zhì)量塊，并保證同軸；在左定位永磁體、第一耗能永磁體、第二耗能永磁體和右定位永磁體上注射一定量的磁性液體；所述左殼體和右殼體端面固定連接。由于第一耗能永磁體、第二耗能永磁體的支撐作用，使得錐孔角度可以在5° ( θ〈90°范圍內(nèi)進行選取，擴大了參數(shù)選取范圍。
[0017]所述左殼體和右殼體為非導磁性材料，其內(nèi)孔左、右兩端錐孔的錐角5° ( θ〈90°，內(nèi)孔通氣槽數(shù)量為2?6個，沿內(nèi)孔圓周方向均勻分布，所有通氣槽的截面總面積為左殼體右端和右殼體左端等直徑通孔面積的1/8?1/3，通氣槽的高度大于磁性液體進入通氣槽的高度。左殼體左、右殼體右端的錐孔可以給由左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒和右定位永磁體所形成的質(zhì)量塊提供一個定心作用，使質(zhì)量塊在振動過程中始終受到一個指向?qū)ΨQ中心的定心力。通氣槽可以確保腔室兩側(cè)氣體的流通，至少2個以上沿圓周均勻分布的通氣槽可以防止現(xiàn)有技術(shù)(對比文獻2和8所述裝置)在地面使用時，由于重力影響使得磁性液體堵住通氣槽或減小通氣槽的面積，影響質(zhì)量塊的運動速度。
[0018]所述通氣槽的長度與由左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒和右定位永磁體所形成的質(zhì)量塊的長度之差應(yīng)大于兩倍的振幅。通氣槽的長度設(shè)計可以有效防止在達到最大振幅時，質(zhì)量塊運動到無通氣槽地帶，使